1、水產飼料污染的概念
飼料污染主要指投喂過量的飼料、溶失于水中的飼料營養成分和未被消化吸收的養分隨糞便排出對周圍環境產生臭味或造成磷、氮等污染，集約化、規模化養殖條件下更易發生。為此，加強動物營養生理和代謝機理、養分生物學利用率和營養平衡模式的研究，對于準確滿足動物對養分的需要量，盡可能減少養分過量供應，以及提高飼料養分利效率均很重要。水產養殖對環境產生的最大影響是殘餌和排泄物對環境的污染，尤其殘餌是水產養殖中最大的有機污染源。飼料未被魚蝦蟹吃掉的主要原因是適口性差、過度飼喂以及沉降過快。殘餌和糞便的分解導致水中溶解氧濃度降低，水中養分（特別是氮、磷）的富積導致不希望的海藻和水藻的過度生長，引起水體富營養化。海水養殖鮭魚和鱒魚常常遇到這種現象，是飼料污染的主要形式，這種形式的飼料污染較容易解決。養殖塘和排放污水的水道中的養分來自魚蝦蟹通過糞便、尿液和鰓排出的氮和磷的代謝產物。其中糞便排泄物是飼料中魚蝦蟹不能消化的部分。排泄物中的氮來自不能被魚蝦蟹用來合成蛋白質的氨基酸，通過鰓排出體外。排泄物中的磷是通過尿液排出體外。當磷的吸收超過了魚蝦蟹的生長發育、儲存及其它新陳代謝需要時，通過尿液排出體外。基于以上的基本原理，設計低污染性飼料就不僅僅是改善日糧中蛋白質質量，提高脂類含量或降低磷含量，還要使飼料中的營養保持平衡，并恰好滿足水產動物在各生長發育階段對氨基酸和磷等營養素的需要。為此必須使用完全合成飼料，但成本過高。因此必須在實際生產和環境保護之間獲得某種平衡。
2、低污染性飼料的研究開發
研究開發低污染性飼料，首先要考慮水生動物營養與飼料學中的下列問題：①提高氮的利用率，減少和控制氮對養殖水環境的污染；②提高磷的利用率，減少和磷對養殖水環境的污染；③改進飼料加工工藝，減少飼料營養成分在加工過程中和水體中的溶失；④研究飼料的誘食劑、各種酶制劑、著色劑等飼料添加劑，促進動物攝食，并提高飼料營養成分的消化吸收，減少魚蝦蟹排泄物中營養成分的含量，達到既減少飼料浪費，又減輕排泄物對環境污染的目的；⑤飼料本身的衛生，去除或降低飼料中有毒有害的物質以及殺滅病原微生物；⑥改進飼料配方。營養素平衡可減少營養素之間在吸收過程中的頡頏作用而有助于協同作用的發揮，促進吸收量的提高。
研究開發水產低污染性飼料，要融合水產動物營養學和水產養殖生態學研究成果，制定一套正確評價餌料質量的指標體系、投喂管理技術規范和水質管理技術措施，開發新的餌料源，尤其是生物餌料原料資源，優化新型餌料配方和新型飼料添加劑配方。大力開展實用新型復合酶制劑和微生態制劑（如光合細菌PSB、有效微生物群EM的研究的研究）的研究，提高飼料的利用率，促進魚蝦蟹健康生長，減少排泄物，改善飼養環境和水產品質量，同時建立一套養殖生態環境評價的科學方法，推廣健康生態養殖。
低污染性飼料，通過水生動物攝食、消化、吸收、積累和排泄對養殖生態環境因子的影響最小及養殖生態環境因子對水生動物營養代謝有利。目前水產養殖中常投喂高魚粉含量飼料，是導致高磷和高氮污染的原因。尤其是湖泊、水庫的三網養殖不合理設置，會迅速導致水體的富營養化。因此，開發低蛋白高能量飼料和提高蛋白質的消化率和磷的利用率，可減少氮磷排泄。各種酶制劑的使用，可提高難消化營養成分的有效利用，如使用植酸酶改善水產養殖動物對植物性飼料中磷的利用，就可能用價格較低的植物蛋白代替昂貴的魚粉。這方面的嘗試已在畜牧飼料中進行，并取得了較好的效果，在虹鱒、異育銀鯽等魚類中也有初步的應用成果。此外，研究水生動物飼料的加工過程和處理方法，以提高水生動物對植酸中磷的利用也是重要課題。
人工配合餌料的質量對水產養殖生產和水產養殖環境有重要影響。傳統的人工配合餌料研制均以追求最大增重和最大生長速度為目標，餌料蛋白質含量高，磷含量也高，且多超量投喂，這樣的餌料和投喂方式造成水質敗壞，危及魚蝦蟹的生存。必須加強對魚蝦蟹基礎營養學的研究，充分了解魚蝦蟹對必需氨基酸等必需營養素的需要水平以及對合成氨基酸的利用情況。根據不同品種、不同發育階段、不同生理狀態下的營養需求最精確地來研制能滿足營養需求的配合餌料。同時，改進餌料加工工藝和餌料投喂方法，達到降低餌料殺數，減少對養殖生態環境污染，提高生產效率的目的。魚蝦蟹是被動適應型生物，耐機體功能（如體溫）變化的范圍大，耐環境變化的范圍小，只能通過漸變的生理性或遺傳性適應來馴化或習慣養殖環境。有機污染，導致養殖生態環境惡化到超過了魚蝦蟹的適應范圍，使其大多處于應激狀態，應激降低了魚蝦蟹保持體內環境平衡的能力與功能，表現出厭食、體弱、患病、拒食甚至死亡。
總之，開發低污染性飼料，首先加強基礎營養生理學研究，充分了解各營養素生理功能、消化吸收、分布、代謝、排泄等規律；其次，密切注意研究各種飼料原料的消化吸收率，以養殖魚蝦蟹為實驗對象，研究蛋白質、氨基酸、礦物質的表觀消化率；再次，合理調整飼料和飼料添加劑配方，降低粗蛋白質和磷含量。研究各種能提高魚蝦蟹對磷利用率的飼料添加劑的效果，研究魚蝦蟹在各個生長發育階段對磷需要量的準確數據，研究用低磷飼料飼喂魚蝦蟹的生產性能；最后，要研究飼料原料的處理方法和飼料的加工工藝。
3、改善和控制魚蝦蟹排泄物中氮的污染
通過改進飼料配方，可以達到改善和控制魚蝦蟹排泄物中氮的污染。隨著水生動物營養學的研究進展，對水生動物營養需要有較為深入的研究，特別是單體氨基酸合成和添加試驗成功．使人們能夠通過添加單體氨基酸來降低飼料中粗蛋白質的含量，減少魚蝦蟹N的排泄，從而減少對養殖水環境的污染，同時，也可以達到更精確、更經濟地利用飼料中的有效養分。采用理想蛋白質模式，從氨基酸平衡飼料配方著手，用合成氨基酸來平衡日糧中必需氨基酸的需要，達到既節省天然蛋白質飼料資源，又減少水環境N污染的問題；選用營養成分含量高、消化率高的飼料，提高蛋白質的利用率，通過調整蛋白：能量也可減少飼料中氮的排泄。開發高效飼料添加劑，促進水產動物對蛋白質和磷的消化吸收，低污染性飼料必需含有足夠來自脂類或糖類的能量，以避免蛋白質作為能量來源被消耗。在對大西洋鮭魚的實驗中，把日糧中的脂類含量從18%提高到30%，蛋白質的吸收率就可以從25%提高到50%。蛋白質吸收率的提高可以減少氮的排泄。對于鯰魚和其他雜食性魚類必需用糖類作為能量來源，為了保證日糧中的糖類能被充分吸收利用，用蒸煮膨化技術提高淀粉的利用率，并盡可能減少不可消化糖的含量，特別是某些植物性飼料，如黑麥的含量。
4、提高磷的消化利用率
水中含磷量少，且魚蝦蟹對水中的磷不易吸收利用，所以其所需的磷主要來自飼料，不同磷源對魚蝦蟹的有效性差異很大。一般來說．磷酸鹽的溶解性越好，其有效性越高；無機磷的利用率高于有機磷。而且前植物性飼料源中的磷約75%左右是植酸磷，不僅不能被利用，還與其他礦物質、蛋白質、氨基酸、糖類等物質結合，形成穩定的植酸鹽復合物，降低營養素的利用率。植酸還與消化酶結合，降低動物的消化能力。未被魚蝦蟹利用的大量植酸磷及飼料中添加的無機磷大部分從糞尿中排出體外，一方面造成磷這種較貴的飼料原料的巨大浪費，另一方面排出體外的磷進入水中和土壤，造成環境污染，導致集約化漁業生產區水域富營養化，BOD和COD值升高，水中溶氧含量起伏變化、水質惡化、魚體生病或魚肉帶異味等。與此同時養殖水體中排放的飼料磷促使水體中浮游植物的大量繁殖，誘發赤潮，給養殖業帶來巨大損失。
直到1990年，大多數關于魚蝦蟹磷需要量的研究都是基于測定魚蝦蟹的生長率或給魚蝦蟹喂以含純磷的半合成飼料，然后測定脊椎骨的灰分含量(Lall，1989)。Sugiura等(1998)研究了鱒魚尿液中磷含量，看能否用來衡量鱒魚對磷的需要量。發現，當喂以低磷飼料時，鱒魚尿液中很難檢測到磷，當攝入的磷超過需要量時，尿液磷含量迅速升高。
由于魚粉和動物副產品中灰分含量高以及飼料中含有植酸使磷表觀消化率(ADCs)低，所以目前生產上采取下列措施降低飼料磷含量及排泄量。①采用低植酸磷飼料原料，同時以有效磷含量設計配方；②采用利用率高的磷原料設計配方；⑨去除植酸或添加植酸酶分解植酸磷。
在含魚粉的鱒魚飼料中，加入檸檬酸使磷的ADCs從65%提高到95%，添加碳酸氨鈉降低磷的利用率(Sugiura等，1998)。在隨后的研究中，發現添加5%的檸檬酸效果最佳，在6周的實驗期內鱒魚的采食量和生長率均沒有受到影響。但在鯉魚的實驗中發現添加檸檬酸，鯉魚采食量在最初10d大大下降，這表明檸檬酸不適合無胃魚類。這項研究的一個重要發現是提高磷ADCs并不一定就能生產出低污染性飼料。鱒魚飼料中加入檸檬酸使鱒魚能從日糧中吸收更多的磷，因此，糞便中磷含量較低，但多吸收的磷又通過尿液被排出體外，還是回到了水中。對于水產動物飼料中添加植酸酶已有一些研究，并取得了明顯的效果。今后還要加強植酸酶在水產動物飼料中的應用研究，研究其添加方式、添加量等，使植酸磷的利用率明顯提高。換言之，通過提高磷的吸收并不能降低磷污染，除非降低飼料中總磷量。因此，必需使飼料中的磷恰好滿足魚蝦蟹的營養需要。
要設計磷含量恰好滿足魚蝦蟹營養需要量的低污染性飼料就必需準確地知道魚蝦蟹對磷需要量和飼料中磷的ADCs。一種飼料中的磷ADC并不是各種原料的ADCs的簡單相加。這是因為飼料各種成分間存在相互抑制的作用，例如灰分就是一個典型的抑制磷吸收的成分。
5、改進飼料加工工藝
加工工藝對飼料有較大影響。經過科學的加工（如粉碎、發酵、膨化等）或調制（如加入誘食劑、酶制劑、粘合劑等），能夠提高魚蝦蟹對飼料的利用率。由于魚蝦蟹的生存環境、生活習性和生理機理等獨有的特點，對加工魚蝦蟹配合飼料的要求比較高，這是因為：①魚蝦蟹生活在水環境中，飼料投入后要具有良好的水穩定性，防止很快潰散、溶解和流失；②魚蝦蟹消化道較短，消化能力低，原料粉碎的粒度直接影響其消化率，所以原料粉碎的粒度要細，以便在飼料加工后，容易消化吸收；⑧不同生活習性的魚蝦蟹和同種魚蝦蟹在不同生長發育階段，其要求的飼料形態和粒度也不相同。在魚蝦蟹飼料生產時，為了有效攝食和減輕水質污染，飼料必須加工成可在水中穩定的顆粒型，因此，魚蝦蟹飼料對粉碎粒度、混合均勻度、飼料成型性和耐水性都有較高的要求。生產魚蝦蟹飼料應采用合理的加工工藝（對于膨化和顆粒飼料來說，制粒的調質過程非常重要，常使用蒸汽調質，并保持一定的溫度、壓力和時間），在保證飼料質量的同時，達到提高吸收利用率的目的。
6、低污染性飼料的發展趨勢
當今對水產養殖生產不但要求高效率，同時還要求最低程度地污染養殖水環境，這就要求水產動物營養學家充分了解魚蝦蟹對必需氨基酸的需要水平及對合成氨基酸的利用情況和其它營養素的需要量，能夠按照魚蝦蟹營養成分需求最精確地配制日糧。因此，就需要對理想蛋白質模式的實際應用有深刻理解，目前這方面的研究還有待于深入進行。
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